集合論理に基づく超並列コンピューティングに関する研究

1998 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 08458058
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 樋口 龍雄 東北大学, 大学院・情報科学研究科, 教授 (20005317)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 弓仲 康史 群馬大学, 工学部, 助手 (30272272) ; 青木 孝文 東北大学, 大学院・情報科学研究科, 助教授 (80241529)
• Keywords: 多値論理 / 集合論理 / 論理回路 / 集積回路 / 光電子集積回路 / 分子素子 / 分子コンピューティング

Research Abstract

平成10年度は,それぞれの多重コンピューティング方式に関して,応用システムの詳細設計を行うとともに,試作実験および計算機シミュレーションを通して,その有効性を定量的に評価した.
1. 「多値集積システム」:非2進数系/多進数系に基づく各種算術演算回路の試作・評価を行った.冗長複素数乗算回路,再構成型算術演算回路については,フルカスタムASICによる試作を実施し,さらに,高基数除算回路,高基数CORDIC演算回路に関しては,論理合成に基づく設計を行った.これにより,演算latency・配線長・素子数・消費電力などの削減が可能であることを明らかにした.さらに,電流モード4進SD数加算器の試作を通じて,多値集積回路化の可能性を示した.
2. 「周波数多重化集積システム」:正弦波および直交ディジタル系列を情報担体とするホップフィールド型ニューラルネットワークを設計し,配線量削減の効果,ならびに多重度と処理速度の関係を明らかにした.
3. 「符号多重化集積システム」:M系列を情報担体とする集合論理基本回路をCMOS双方向電流モード回路技術により試作し,配線量削減の効果を評価した.さらに信号線のS/N比とエラーレートの関係を明らかにした.
4. 「多波長光電子集積システム」:試作した波長検出ICの波長分離特性を評価し.原理的に8〜16波長程度の多重度を実現可能であり,これにより光インクコネクションネットワークの面積的複雑さを1/64〜1/256程度に減少できることを示した.
5. 「分子コンピューティングシステム」:酵素トランジスタの微分方程式モデルを用いたシミュレーションにより,拡散結合された酵素トランジスタによるパターン情報処理および最短経路探索が可能であることを示した.

Research Products

• [Publications] Y.Yuminaka: "Design of neural networks based on wave-parallel computing technique" Analog Integrated Circuits and Signal Processing. 15・3. 315-327 (1998)
• [Publications] 青木 孝文: "高基数CORDICアルゴリズム" 電子情報通信学会論文誌D-I. J81-D-I・4. 359-367 (1998)
• [Publications] T.Aoki: "Enzyme Transistor Circuits" IEE Proceedings-Circuits,Devices and Systems. 145・4. 264-270 (1998)
• [Publications] 青木孝文: "擬似ランダム系列に基づく集合論理アーキテクチャ" 電子情報通信学会論文誌D-I. J81-D-I・11. 1163-1170 (1998)
• [Publications] Y.Yuminaka: "Frequency-mode set-valued logic for wave-parallel computing-Design and experimental realization" Multiple-Valued Logic. 3・4. 301-332 (1998)
• [Publications] M.Hiratsuka: "Enzyme transistor circuits for reaction-diffusion computing" IEEE Transactions on Circuits and Systems. (掲載決定). (1999)